Protony to cząstki subatomowe, które wraz z neutronami tworzą jądro lub centralną część atomu. Reszta atomu składa się z elektronów krążących wokół jądra, podobnie jak Ziemia krąży wokół Słońca. Protony mogą również istnieć poza atomem, w atmosferze lub w kosmosie.
W 1920 roku fizyk Earnest Rutherford eksperymentalnie potwierdził istnienie protonu i nazwał go.
Właściwości fizyczne
Protony mają nieco mniejszą masę niż neutrony w jądrze, ale są 1836 razy masywniejsze niż elektrony. Rzeczywista masa protonu wynosi 1,6726 x 10^-27 kilogramów, co jest rzeczywiście bardzo małą masą. Symbol "^-" reprezentuje ujemny wykładnik. Ta liczba to kropka dziesiętna, po której następuje 26 zer, a następnie liczba 16726. Pod względem ładunku elektrycznego proton jest dodatni.
Nie będąc podstawową cząstką, proton składa się w rzeczywistości z trzech mniejszych cząstek zwanych kwarkami.
Funkcja w atomie
Protony wewnątrz jądra atomowego pomagają związać jądro razem. Przyciągają również ujemnie naładowane elektrony i utrzymują je na orbicie wokół jądra. Liczba protonów w jądrze atomu określa, który to pierwiastek chemiczny. Liczba ta jest znana jako liczba atomowa; jest często oznaczany przez duże „Z”.
Eksperymentalne zastosowanie
W akceleratorach dużych cząstek fizycy przyspieszają protony do bardzo dużych prędkości i zmuszają je do zderzenia. W ten sposób powstają kaskady innych cząstek, których ścieżki badają następnie fizycy. Laboratorium fizyki cząstek elementarnych CERN w Szwajcarii zderza protony, aby zbadać ich wewnętrzną strukturę za pomocą akceleratora zwanego Wielkim Zderzaczem Hadronów (LHC). Cząstki te są ograniczone przez silne magnesy, które utrzymują je w 27-kilometrowym pierścieniu, zanim się zderzą.
Podobne eksperymenty mają na celu odtworzenie na małą skalę form materii występujących w momentach po Wielkim Wybuchu.
Energia dla gwiazd
Wewnątrz Słońca i wszystkich innych gwiazd protony łączą się z innymi protonami za pomocą syntezy jądrowej. Ta fuzja wymaga temperatury około 1 miliona stopni Celsjusza. Ta wysoka temperatura powoduje, że dwie lżejsze cząstki łączą się w trzecią. Masa utworzonej cząstki jest mniejsza niż masa dwóch początkowych cząstek połączonych.
Albert Einstein odkrył w 1905 roku, że materię i energię można przekształcić z jednej formy w drugą. To wyjaśnia, w jaki sposób brakująca masa utracona w procesie fuzji jawi się jako energia emitowana przez gwiazdę. Tak więc fuzja protonów zasila gwiazdy.